电子束焊机高压电源的研究与设计

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1、硕士研究生学位论文电子束焊机高压电源的研究与设计学生姓名张洪寅学科、专业控制科学与工程研究方向电力电子导李正熙校外北方工业大学研究生院北方工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：丄年月艾日学位论文使用授权书学位论文作者完全了解北方工业大学有关保留和使用学位论文的规定即：研究生在

2、校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北方工业大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后适用于本授权书）。□保密论文注释：经本人申请，学校批准，本学位论文定为保密论文，密级：，期限：年，自年月日起至年月曰止，解密后适用本授权书。□非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。本人签名：錢日期：导师签名曰期北方工业大学硕士学位论文电子束焊机髙压电源的研宄与设计摘要电子束焊机电源系统是电

3、子束焊机焊接设备的重要组成部分，电源系统包括高压加速电源、阴极灯丝电源以及栅偏电源。电源系统的主要工作方式是由灯丝电源输出一个较大的电流，对电子束焊机内部的阴极灯丝加热使之溢出电子；由高压加速电源输出一个为负压的高电压，使溢出的电子在高压电场内有一个很高的加速度，使电子得以快速注入工件达到焊接的目的；栅偏电源的作用则是输出一个高电压以调整溢出电子的偏转角度。在高频高压电源中，升压变压器为其核心部分，而由于其工作在高频情况下，且变压器匝数比很大，会呈现出较大的分布参数如分布电容与漏感，对电源质量造成影响。而在本课题所采用的串并联谐振式高压高频电源中，高压变压

4、器不仅承担着传递能量，隔离升压的作用，其漏感与寄生电容也直接参与了电路谐振，因而变压器的参数特性直接决定了电路的工作状态。同时由于变压器工作在高频、高压的情况下，其绕组结构与绕制方法与传统变压器相比十分复杂。本文基于规格为的高压电源，对其升压部分即高压油箱部分进行了理论分析与实际设计，并实物绕制了一个高压变压器，为串并联谐振变换器与升压变压器一体化设计提供了硬件平台。同时，本文采用串并联谐振软开关技术对阴极灯丝电源进行了改良，提高了工作效率。高压电源的硬件部分由前级功率板、辅助电源板、控制板以及后级升压油箱组成。控制部分中，以为运算处理以及通信联接的核心，

5、主要负责信号综合和保护信号。高压油箱部分以非晶材料作为高频高压变压器的铁芯，采用倍压整流电路对输出高压进行进一步升压整流。灯丝电源部分采用作为控制芯片，采用脉冲频率调制调制方式。最后各样机实验表明研制的高压油箱部分能够满足实验指标的要求，将逆变器输出电压升至期望的标准电压，且未发生打火击穿现象，且与前级功率板联合实现了软开关谐振。阴极灯丝电源则实现了开关管的零电压开关与零电流开启，实现了软开关谐振，达到了预期目标。关键词：高电压，高频率，变压器，寄生电容，灯丝电源北方工业大学硕士学位论文，，，，，，北方工业大学硕士学位论文，：北方工业大学硕士学位论文目录电

6、子束焊机高压电源的研究与设计騎研究背景及意义课题研究现状高频高压变压器的寄生参数分析逆变电路拓扑的选择本文的主要工作电子束焊机高压电源系统硬件设计高压主回路设计辅助电源设计灯丝电源设计人机界面设计本章小结电子束焊机高压电源升压部分的设计与搭建高频高压变压器变压器铁芯的选取高频高压变压器的设计与制作升压系统平台搭建倍压整流电路的设计高压油箱整体结构的设计高压变压器分布电容的计算静态分布电容模型考虑绕组电压分布的分布电容计算高压变压器分布电容的计算本章小结灯丝电源软开关的实现串并联谐振的工作模态北方工业大学硕士学位论文参数设计及仿真谐振网络参数设计：仿真结果分

7、析控制电路设计简介控制电路设计灯丝电源控的制方案及实验结果分析控制方案实验结果分析本章小结电子束焊机高压电源实验调试实验平台的搭建实验波形分析本章小结总结与展望参考文献申请学位期间的研究成果及发表的学术论文致：北方工业大学硕士学位论文；正文绪论研究背景及意义真空电子束傳接技术发展于上个世纪年代末，利用经过高压电场加速后速度接近光速的电子束作为热源，通过电磁透镜（聚焦线圈）进行聚焦，能量密度高度集中，当电子束撞击燥接工件表面后，高速运动的电子束流，其极高的动能能够瞬间转换为热能，使傳接材料快速溶融，待到冷凝、结晶形成揮缝，达到牢固揮接的目的在电子束辉机根据电

8、子枪的结构不同，可以分为二级枪和三级枪。其中，二级枪的电源系统主要